《深海传感器揭示珊瑚产生活性氧化物质》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2024-02-27
  • 活性氧(ROS)是多种生物过程的核心,是生物体与周围环境相互作用的重要媒介。然而,由于直接观测的缺乏,限制了我们对海洋ROS分布的了解。美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的一项研究表明,深海珊瑚和海绵可以产生活性氧(ROS)超氧化物,ROS不仅作为一种应激反应产生,也是其功能的一个基本部分。

    这项研究通过将SOLARIS深海化学发光原位传感器嵌入Alvin深潜器,直接测量了珊瑚周围的超氧化物。作为一种高度活跃的化合物,超氧化物在水中仅存在几秒钟。SOLARIS是一种智能仪器,可自主吸收珊瑚周围表面的海水,并在进行实时原位测量分析超氧化物浓度。这项研究有助于揭示珊瑚健康和活动的基本控制因素,帮助更准确地预测珊瑚生态系统对海洋变暖和气候变化的响应。(王琳 编译;熊萍 校稿)

  • 原文来源:https://www.whoi.edu/press-room/news-release/new-study-deep-sea-sensor-reveals-that-corals-produce-reactive-oxygen-species/
相关报告
  • 《WHOI设计DISCO测量珊瑚礁上的高反应性超氧化物》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2019-12-27
    • 伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的研究人员成功设计并测试了便携式设备DISCO。他们使用该设备对高反应性氧气(即超氧化物)进行了首次现场测量,该研究成果发表在10月29日的《环境科学与技术》杂志上。 超氧化物是一种反应性化学物质,是所有呼吸和光合作用生物的副产物,可能对珊瑚礁的健康起着不可或缺的作用。这种不稳定形式的氧或活性氧(ROS)容易得到或提供电子,而超氧化物会催化导致癌症和其他疾病的化学反应,而且,在包括珊瑚在内的许多生物中,超氧化物的性质可能更为复杂。 WHOI海洋化学家Hansel和她的小组研究了该化学物质与在珊瑚礁中的共生微生物的相互作用。初步证据表明,当超氧化物在珊瑚细胞内部达到高浓度时,珊瑚可能无法抵抗超氧化物的毒性作用,但为了抵御海洋感染,珊瑚也可能会在细胞外使用该化学物质,这种机制可能是由海洋温度升高诱导发生。 直到最近,超氧化物的短暂性质一直使在海洋环境中取样变得异常困难-该化学物质在海水中仅能持续数分钟。没有足够的时间将水样转移到实验室进行适当的分析。同时,其他船载系统操作繁琐,取样分析只能在非常特殊的环境中使用。 为了克服这些限制,科研人员通过与工程技术人员紧密合作,共同开发了世界上第一个便携的潜水式化学发光传感器(DISCO)。科研人员在2017年对古巴原始珊瑚礁系统Jardines de la Reina进行研究时利用该设备测量了超氧化物实时采样的浓度。 这种方形的手持设备包括一个水封电池和一个平板电脑屏幕,潜水员可以在深处操作。在内部,流体泵吸收珊瑚产生的化学物质。然后,DISCO向混合物中添加一种化学物质,该化学物质与超氧化物反应以产生可测量的光,并由传感器读取。有了这些工具,DISCO在首次现场测试中就发现了珊瑚物种之间超氧化物水平的显著差异。 (王琳 编译)
  • 《安光所在p型氧化物VOCs传感器的缺陷调控增敏方面取得系列进展》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2020-09-24
    • 环境中痕量挥发性有机化合物(VOCs)携带了环境与健康相关的重要讯息,VOCs的识别检测备受关注。尽管p型金属氧化物半导体具有独特的VOCs催化氧化活性,有望克服现有n型氧化物VOCs传感器在识别特性方面的不足,推进VOCs传感芯片的开发,然而,p型氧化物在空气氛围下固有的“空穴累积层”构型导致其本征灵敏度较低,限制了其应用。 缺陷调控是近年来传感、催化领域常用的一种调控材料表面电子结构和催化活性的策略,然而,材料表面缺陷种类众多,究竟哪种类型的缺陷决定p型氧化物传感器对VOCs的电学响应尚无明确的答案。安徽光机所激光中心方晓东、孟钢研究员团队以p型CuCrO2为研究对象,揭示了表面不饱和氧空位缺陷为气敏活性位点,通过合成过程或者后退火引入更多的氧空位缺陷,均可提升传感器对VOCs的灵敏度,相关成果以《氧空位缺陷显著增强p型铜铁矿CuCrO2的气敏特性》为题,发表于ACS Applied Materials & Interfaces杂志上。随后,该团队又提出采用Ar&H2等离子体处理技术,诱导p型氧化物表层形成富含氧空位的缺陷层,增强传感器对VOCs的电学响应,相关成果以《p- CuAlO2表层氧空位缺陷的Ar&H2等离子体处理调控及VOCs敏感性能提升》为题,发表在Chemical Communications期刊上。 活性位点的稳定性是传感器实际应用的一个重要指标。尽管通过真空退火或等离子体处理可诱导产生体/表面氧空位缺陷,然而,这些氧空位在高温工作条件下很容易与环境中的氧复合而失去活性。为了稳定p型氧化物的氧空位活性位点,该团队以常用的p型NiO为研究对象,尝试了多种元素掺杂,筛选出Sc为一种新型高效的NiO增敏掺杂剂。在此基础上,进一步探究了共掺缺陷调控,发现Sc-Li共掺可进一步诱导NiO晶格畸变,产生高浓度的氧空位缺陷,将NiO传感器对100ppm丙酮的灵敏度提升2个数量级,检测限低至10ppb。而且,Sc-Li共掺引入的氧空位缺陷具有更好的稳定性,传感器在7个月后灵敏度仅衰减30%,初步满足了实际应用对传感器长期稳定性的要求。相关成果以《Sc掺杂NiO纳米花传感器的VOCs传感特性》和《异价Sc3+、Li+共掺杂大幅提升p型NiO传感器的性能》为题,分别发表在Journal of Alloys and Compounds和Sensors and Actuators B: Chemical上。 p型Sc-Li共掺NiO传感器对100ppm乙醇的气敏响应特性:(a)灵敏度与重复性;(b)灵敏度同文献结果对比;(c)长期稳定性。